激光打標機中光路部分的幾個關鍵零部件關系詳解

激光器的出射光、擴束鏡、振鏡、場鏡之間的關系，關于這四者之間的關系，很多人搞不清，包括一部分的設備公司工程師，我覺得我需要花一點時間把這些寫出來了，這樣大家問的時候，我直接把這篇文章發給大家即可。

激光器出射光x擴束鏡的倍數≤振鏡的光斑數≤場鏡的入射光瞳

激光器出射光（Output beam diameter），這個應該好理解，就是從激光器輸出的光斑有多大。這種光束一般是經過準直的光，注意我說的是準直的光，不是說平行光，很多人認為從激光器出來的光是平行光。我們常說激光器的出射光束是幾毫米，比方說相干CO2的C30A激光器的出射光一般是1.8±0.2mm，脈沖光纖激光器出射光一般是7mm，這些就是說的激光器的出射光大小。而連續光纖激光器出來的光是點光源，是沒有出射光斑大小的說法，就像我們平常見的白熾燈泡一樣，是一個點光源，是沒辦法說出射光斑大小的。只有出來準直光的激光器我們才說激光器的出射光。或者大家看激光器的參數表里面，有一個參數叫輸出光束直徑（mm），或者叫：1/e2，都是說的這個參數。

擴束鏡（beam expender），顧名思義，擴束鏡的就是把激光光束擴大的一個光學器件。激光的束腰半徑與發散角的乘積是一個定值。一束激光經過一個X倍的擴束鏡，其束腰半徑增大X倍，但是光束的發散角縮小為原來的1/X。有人問：發散角縮小有什么好處？告訴你，發散角小的激光光束，經過同樣規格的聚焦鏡，得到的聚焦點會更小。但是對于擴束鏡的作用，很多客戶了解不深，沒有幾個能說清楚的。我這里簡單說一下：

??? 第一：使聚焦效果更好，得到更小的聚焦光斑。記住，倍數越大的擴束鏡出來的光經聚焦鏡聚焦的效果更好。

??? 第二：使能量均勻分散，使到達振鏡鏡片或者反射鏡的能量密度降低，使振鏡鏡片或者45度反射鏡片更耐用。

第三：放大光束，這個主要是體現在激光表演系統中，雖然我們在工業加工系統中，每次都放大光束，但是我們的目的不只是放大光束而是前兩個目的，而激光表演系統中用擴束鏡的目的就是放大光束。

在我們激光打標機中，擴束鏡的作用主要是幾個：1、壓縮發散角，2、擴大光束，使進入場鏡的入射光束變大（可以使聚焦光斑更細），3、使激光能更均勻分散進入振鏡片，使振鏡片更耐用。

振鏡（galvanometer），說到底就是兩個電流表+指針綁X\Y鏡片，而我們說的振鏡光斑數（10光斑? 14光斑? 20光斑等）就是說這個振鏡片的面積能夠反射多大的光束。振鏡鏡片越小，所能反射的光束就越小；振鏡鏡片越大，所能反射的光束就越大。但是我們要注意，振鏡的鏡片越大，那么振鏡鏡片的重量就越大，重量越大的東西運動的時候，慣性就越大，慣性越大必然導致我們振鏡的速度就快不起來。為什么選大振鏡片？是因為為了得到發散角更小的光束，就會使用大倍數擴束鏡，而使用大倍數擴束鏡，那么必然會出來大光束，大光束就一定要相應的振鏡片來反射。也就是說，振鏡光斑越小，速度越好快起來，振鏡的光斑越大，速度必然慢一些，但是可以讓入射光更大，可以起到讓聚焦光斑更好的目的。總之記住一點：線條精細度和打標速度是一個矛盾體，我們只能根據需要去取舍，不能兩者都求最好。

場鏡（scan lens），說的簡單點就是一個聚焦鏡，說得復雜點就是在其焦距位置一個規定的平面內的每個點都是聚焦點的透鏡，當然這個說法不嚴謹，但是基本就是這個意思。場鏡有一個參數，叫入射光瞳（Full Beam Diameter） ，也叫入瞳。對于入瞳，我們要求場鏡的入瞳≥振鏡的光斑，如果場鏡入瞳小于振鏡的光斑，那么就有可能出現，打標到場鏡邊緣的時候，邊緣會打標明顯淺于中間位置，甚至出現能打到的范圍會小于場鏡標稱的范圍。

上面講了一些基礎的東西，現在開始講這四者之間的關系。

激光器出射光x擴束鏡的倍數≤振鏡的光斑數≤場鏡的入射光瞳

在追求速度的情況下，我們盡量讓振鏡的光斑數小一點。

在追求精度的情況下，我們要求振鏡光斑數和場鏡的入瞳要大一點。

舉例說明：?

1、假如一個客戶要求CO2激光打標機來做流水線飛行打標，只是要求打上生產日期和批號，線條粗一點關系不大，選用的激光器為相干的C30A，那么我們一般建議：選用3倍的CO2擴束鏡，10光斑的振鏡，普通14入瞳的CO2場鏡即可。

2、假如客戶還是用相干的C30A激光器，要求打標稍微精細，那么我建議用4倍CO2擴束鏡，14光斑振鏡，常規16入瞳的CO2場鏡即可。

3、假如客戶用相干的C30A要求做非常精細打標，我們可以給客戶配6—8—10倍擴束鏡（進口件），30光斑振鏡，特殊的30入瞳的CO2場鏡（一般也是進口件）。

4、假如客戶用200瓦的脈沖光纖激光器去做激光深雕，考慮到振鏡鏡片不能承受過高的能量密度，并且深雕對速度也不會太高，我們可以建議客戶使用2倍的石英材質的擴束鏡，對激光器的出射光擴束，然后再使用14光斑或者16光斑的光纖振鏡，當然場鏡也要使用石英的，入瞳在16mm以上的。或者假如使用10入瞳的石英場鏡，就要人為的避免滿幅面打標，比方選150*150的10入瞳的石英場鏡，但是振鏡過來的光是14光斑，這時候打標幅面應該選擇110*110幅面以內，不然會出現邊緣光弱的現象。

5、假如客戶準備做500瓦脈沖光纖激光打標機，去做一些深雕，這個激光器500瓦脈沖，相當于5000瓦連續激光器了，所以一定要考慮振鏡和場鏡的承受能力，所以一般需要選一個3.5-4倍的水冷石英擴束鏡+30mm光斑的水冷振鏡（振鏡片需要選擇石英的）+30入瞳的水冷石英場鏡。

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